細井 琢朗

• 技術職員

研究テーマ

• ネットワークセキュリティ

Publications

• 大橋盛徳, 張一凡, 細井琢朗, 松浦幹太. DAGベース分散タイムスタンプ手法の検討, 第194回マルチメディア通信と分散処理・第100回コンピュータセキュリティ合同研究発表会, pp.online, 2023 [detail]

abstract

データ活用のニーズの高まりに伴い, データの存在証明は金融取引の台帳管理と同様に重要となっている. 昨今で存在証明に使われることが多くなったブロックチェーンは, 仮想通貨を起点とした技術であり, コンセンサスなどのセキュリティ対策や台帳の保存に多くの計算資源が必要である. ブロックチェーンを活用した存在証明の利用者は, これらのリソースに対して手数料を支払い利用する. しかしながら, データ操作ごとに手数料を支払い, 存在証明を取得することは現実的ではない. そこで, 我々はDAGベースの分散タイムスタンプ手法を考案した. 本手法は, ブロックチェーンのような統一的な状態生成を廃し, ネイティブトークンを用いたインセンティブではなく, 自身のデータの存在証明確保をモチベーションとして, ユーザ自身が提供する計算資源で動作することを目指した. 本稿では, 考案したDAGベースの分散タイムスタンプ手法について解説する.
• 細井琢朗, 松浦幹太. ＰＯＷ型ブロックチェーン安全性証明の明示的定式化, 第174回マルチメディア通信と分散処理・第80回コンピュータセキュリティ合同研究発表会, Vol.80, No.8, pp.online, 2018 [detail]

abstract

Garayらが 2014年に行ったＰＯＷ型のブロックチェーンに対する安全性証明では、その結果得られた攻撃成功確率に、安全性に関わる可能性のあるパラメータが陽に書かれていないため、結果のパラメータ依存性を追うことができない。 また、安全性証明の中でいくつかの内部パラメータを理由なく特定の値に限定して証明が記述されている、という問題もある。 本研究では各パラメータを陽に記述しつつ上記の安全性証明をたどり直し、これらの問題を解決し、ブロックチェーン技術の安全性が持つパラメータ依存性を明らかにした。 その結果、ＰＯＷの難易度と計算速度、全参加者数は証明される安全性にほぼ影響を与えないこと、全参加者数に占める正常参加者数、攻撃者数の割合は安全性に影響するが、相補的に働くことが分かった。
• Kanta Matsuura, Takurou Hosoi. Mechanism Design of Data Sharing for Cybersecurity Research, IPSI Transactions on Advanced Research, Vol.11, No.1, pp.35-40, 2015 [detail]

abstract

If we want to realize a scientific approach to cybersecurity, we need objective and reproducible evaluation of security. Although some of cryptographic technologies have rigorous security proofs, a lot of cybersecurity technologies rely on experimental evaluation which needs good datasets. One may expect that sharing such datasets would help at least the reproducibility of the evaluation. At the same time, one may be afraid that effective mechanism design is difficult because there have been a lot of studies on disincentive problems (e.g. free-riding) associated with information sharing in cybersecurity. However, the requirements and typical solutions for data sharing would be different from those for information sharing. In this paper, we comprehensively discuss the features of "data sharing for cybersecurity research" based on a systematic comparison with "information sharing for cybersecurity practice". We also report a Japanese case in the field of malware analysis. One important finding is that considering human resource development is an important factor in the activities associated with data sharing.
• 細井琢朗, 松浦幹太. ＴＣＰ再送タイマ管理の変更による低量ＤｏＳ攻撃被害緩和の実験評価, 2014年コンピュータセキュリティシンポジウム（CSS2014）予稿集, CD-ROM, 2014 [detail]

abstract

インターネットの重要な通信輻輳制御の一つである TCP再送タイムアウト機構を悪用することで、 TCP通信に対して 低平均通信量でのDoS攻撃が可能になることが 既存研究で指摘されている。 我々はこの被害を緩和するような 再送タイマの管理方法の変更を以前に提案した。 また、 簡単な攻撃被害のモデルの下で この提案方式の被害緩和効果を解析的に評価した。 本稿ではこの被害緩和効果を実験的に評価した結果を報告する。 The mechanism of TCP retransmission timeout is essential to the Internet congestion control. But existing research pointed out that this mechanism allows DoS attack with mean low-rate traffic. We proposed a mitigation measure against this attack by changing TCP retransmission timeout management, and evaluated its mitigation analytically under a simple attack damage model. In this paper, we report experimental evaluation results about effectiveness of above attack mitigation.
• Kanta Matsuura, Takurou Hosoi. Data Sharing for Cybersecurity Research and Information Sharing for Cybersecurity Practice, The 8th International Workshop on Security (IWSEC2013), 2013 [detail]

abstract

When we want to realize a scientific approach to cybersecurity, we need objective and reproducible evaluation of security properties. Although some of cryptographic technologies have rigorous security proofs, a lot of cybersecurity technologies rely on experimental security evaluation which needs good datasets. One may expect that sharing such datasets would help at least the reproducibility of the evaluation. At the same time, one may be afraid that effective mechanism design is not trivial because there have been a lot of studies on disincentive problems (e.g. free-riding) associated with information sharing for cybersecurity practice. However, the requirements and typical solutions for data sharing would be different from those for information sharing. In this poster, we comprehensively discuss the features of data sharing for cybersecurity research based on a systematic comparison with information sharing for cybersecurity practice. We also identify some intrinsic limitations of the data sharing approach.
• Takurou Hosoi, Kanta Matsuura. Effectiveness of a Change in TCP Retransmission Timer Management for Low-rate DoS Attack Mitigation and Attack Variants, The 8th International Workshop on Security (IWSEC2013), 2013 [detail]

abstract

The mechanism of TCP retransmission timeout is essential to the Internet congestion control. But existing research pointed out that this mechanism allows DoS attack with low-rate mean traffic. We proposed a change in TCP retransmission timeout management, in which length of TCP retransmission timer is increased not to precisely twice of the prior timer length in successive timeout waiting. We investigate its effectiveness in DoS attack mitigation analytically, and some attack variants under this countermeasure.
• 細井琢朗, 松浦幹太. ＴＣＰ再送信タイマ管理の変更による低量ＤｏＳ攻撃被害の緩和効果, コンピュータセキュリティシンポジウム2013 (CSS2013), CD-ROM, 2013 [detail]

abstract

インターネットにおける通信の輻輳制御として、 ＴＣＰの再送信タイムアウトの機構は大きく役立っている。 しかし既存研究で指摘されているように、 この機構は低平均通信量でのＤｏＳ攻撃を可能にする。 このＤｏＳ攻撃はＴＣＰ再送信タイマの長さが 連続するタイムアウト毎に二倍される点が被害を深刻にしている。 そこで本稿ではこの被害を緩和するような 再送信タイマの管理方法の変更と、 その場合の低量ＤｏＳ攻撃の影響について検討する。 The mechanism of TCP retransmission timeout is essential to the Internet congestion control. But existing research pointed out that this mechanism allows DoS attack with low-rate mean traffic. We proposed a change in TCP retransmission timeout management, in which length of TCP retransmission timer is increased not to precisely twice of the prior timer length in successive timeout waiting. We investigate the effectiveness of above change for DoS attack mitigation.
• 細井琢朗, 松浦幹太. 低量ＤｏＳ攻撃を緩和するＴＣＰ再送信タイマ管理の一検討, 情報処理学会コンピュータセキュリティ研究会 （研究報告コンピュータセキュリティ（CSEC））, Vol.62, No.51, pp.1-5, 2013 [detail]

abstract

インターネットにおける通信の輻輳制御として、 ＴＣＰの再送信タイムアウトの機構は大きく役立っている。 しかし既存研究で指摘されているように、 この機構は低平均通信量でのＤｏＳ攻撃を可能にする。 このＤｏＳ攻撃はＴＣＰ再送信タイマの長さが 連続するタイムアウト毎に二倍される点が被害を深刻にしている。 そこで本稿ではこの被害を緩和するような 再送信タイマの管理方法の変更と、 その場合の低量ＤｏＳ攻撃の影響について検討する。
• 細井琢朗, 松浦幹太. 待ち行列推定に基づくパケットロス攻撃検知の輻輳強度依存性, 情報処理学会コンピュータセキュリティ研究会 （情報処理学会研究報告コンピュータセキュリティ（CSEC））, Vol.60, No.28, pp.1-5, 2013 [detail]

abstract

ネットワーク内のルータを乗っ取って通信を操作する攻撃の一つに、 そのルータを通過する任意のパケットを削除し通信を妨害する、 パケットロス攻撃がある。 輻輳による通常のパケット廃棄がある中で このパケットロス攻撃を高精度で検知する方式が Ｍｉｚｒａｋらによって提案されたが、 その性能評価はまだ網羅されていない。 本稿では彼らの方式におけるパケットロス攻撃の検知性能について、 輻輳の程度に対する依存性を調べた結果を報告する。
• 松浦幹太, 細井琢朗. セキュリティ評価基盤と周辺制度および活動に関する考察, 第59回情報処理学会コンピュータセキュリティ研究会, Vol.2012-CSEC-59, 2012 [detail]

abstract

情報セキュリティへの科学的なアプローチ（サイバーセキュリティサイエンス）では、 セキュリティ評価の客観性と再現性を確保することが重要である。 そのために求められる基盤や制度への要件は、 実務用と研究用でそれぞれの特徴があり、具体的なソリューションのあり方も異なる。 本稿では、それらを総括して 論じるとともに、国際的な視野も取り入れてマルウェア対策研究の分野における事例研究を行った結果をまとめる。
• 細井琢朗, 松浦幹太. 待ち行列推定に基づくパケットロス攻撃検知方式のパラメータ依存性について, コンピュータセキュリティシンポジウム2012 (CSS2012), Vol.2012, No.3, pp.1-5 (CD-ROM), 2012 [detail]

abstract

ネットワーク内のルータを乗っ取って通信を操作する攻撃は、 ネットワーク制御面での攻撃と、 ネットワークデータ面での攻撃の二つに大別される。 後者では、 攻撃者は各種のパケットの送信が可能であるのみならず、 転送すべき任意のパケットを廃棄することができる。 このパケットロス攻撃は選択的に行うことで、 廃棄パケット量の少なさに対して 大きな被害を与える能力を持つ。 輻輳による通常のパケット廃棄がある中で パケットロス攻撃を検知する技術が Ｍｉｚｒａｋらによって提案されたが、 その性能評価はまだ網羅されていない。 本稿では彼らの方式における 不正規パケット廃棄の検知性能について、 幾つかのパラメータに対する依存性を検討する。 There are two main types of attacks which manipulate network communication by using a compromised router: subverting the network control plane, and subverting the network data plane. The attacker of the latter type can not only send any types of packets, but also drop arbitrary packets. This malicious packet loss can selectively drop packets which may lead to a severe threat compared to the amount of packet losses. Mizrak {\textit{et al.}} proposed a detection method of this attack in a network with congestive legitimate packet losses, but its comprehensive evaluation has not been done yet. This paper examines the detection performance of their methods against some of its parameters.
• 細井琢朗, 松浦幹太. 情報セキュリティ研究向けネットワークデータの配布における技術的課題の現状調査, 情報処理学会コンピュータセキュリティ研究会, Vol.2012-CSEC-56, No.04, pp.1-6, 2012 [detail]

abstract

侵入検知システムの研究向けに 作成された DARPA Datasets（1998 、 1999 、 2000）の 公開から10年、 日本ではマルウェア研究向けに CCC DATAset（2008 、 2009 、 2010 、 2011）の 配布が行われ、 多くの研究に寄与した。 この他にも近年、 PREDICT 、 WOMBAT 、 DETER など、 情報セキュリティ研究向けのネットワークデータを共通使用できる環境を整備し、 研究に役立てる活動が行われている。 本発表では、 これらの活動について 主に情報保護と安全性に関わる技術に注目し、 現状を調査した結果を報告する。

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• 細井琢朗, 松浦幹太. 情報セキュリティ研究用ハニーポット通信データの一般頒布に向けた技術的要件の調査, マルウェア対策研究人材育成ワークショップ2011 (MWS2011), CD-ROM, 2011 [detail]

abstract

ネットワークセキュリティ分野の研究で利用される通信データは、 プライバシー情報や危険なデータを含む可能性があるため ほとんどの場合公開されず、 研究成果の検証や類似研究の推進の壁となっている。 本研究では、 共通の研究用データセット CCC DATAset 2011 内 にも主要なデータとして含まれる、 ハニーポットの通信データを セキュリティ研究向けに一般頒布することを考えた場合に、 その通信データに求められる技術的要件を、 安全性と有用性の観点から調査した。 また一例として、 CCC DATAset 2011 の「攻撃通信データ」で、 通信データ取得ホストの位置特定が目的と疑われる通信の検出を 簡便な方法で試みた。

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• Takurou HOSOI, Kanta Matsuura. Evaluation of the Common Dataset Used in Anti-Malware Engineering Workshop 2009, Lecture Notes in Computer Science (Recent Advances in Intrusion Detection, 13th International Symposium on Recent Advances in Intrusion Detection: RAID 2010), Vol.6307, pp.496-497, 2010
• 竹森敬祐, 細井琢朗. マルウェア : 10．コラム：MWS Cup 2009, 情報処理, Vol.51, No.3, pp.296-299, 2010
• 細井琢朗, 畑田充弘. MWS Cup 2009 活動報告 ～競技用通信データ作成について～, 情報処理学会コンピュータセキュリティ研究会（情報処理学会研究報告）, Vol.2009, No.85, pp.online, 2009
• 細井琢朗,　松浦幹太. 公開ネットワークログデータセットの調査とワーム検知数の変遷調査, 情報処理学会コンピュータセキュリティ研究会（情報処理学会研究報告）, Vol.2009, No.20, pp.181-186, 2009
• 細井琢朗,　松浦幹太. IPトレースバック技術に於ける誤探知率の扱いについて, 2008年暗号と情報セキュリティ・シンポジウム（SCIS2008）予稿集, CD-ROM, 2008
• Takuro Hosoi, Kanta Matsuura, Hideki Imai. IP Trace Back by Packet Marking Method with Bloom Filters, Proceedings of the 2007 IEEE International Carnahan Conference on Security Technology (2007 ICCST) 41st Annual Conference, pp.255-263, 2007
• 細井琢朗, 松浦幹太. ランダムグラフを用いたＩＰトレースバックの誤探知率の評価について, 2007年暗号と情報セキュリティシンポジウム（SCIS2007）予稿集, 2007
• 細井琢朗, 松浦幹太, 今井秀樹. 暗号要素技術を用いない決定論的パケットマーキング法による単一パケットIPトレースバックについて, 2006年暗号と情報セキュリティ・シンポジウム（SCIS2006）予稿集(CD-ROM), 2006
• 細井琢朗, 松浦幹太, 今井秀樹. Bloomフィルタを用いたパケットマーキング法によるIPトレースバックでの複数パケット利用追跡について, コンピュータセキュリティシンポジウム(CSS)2005論文集, 情報処理学会シンポジウムシリーズ, Vol.2005-I, No.13, pp.91-96, 2005
• 細井琢朗, 松浦幹太, 今井秀樹. Bloomフィルタを用いたパケットマーキング法によるIPトレースバックの擬陽性確率について, 2005年暗号と情報セキュリティ・シンポジウム（SCIS2005）予稿集, Vol.Ⅲ, pp.1555-1560, 2005
• 細井琢朗, 松浦幹太, 今井秀樹. Bloomフィルタを用いたパケットマーキング法によるIPトレースバック, コンピュータセキュリティシンポジウム(CSS)2004論文集, 情報処理学会シンポジウムシリーズ, Vol.2004-I, No.11, pp.181-186, 2004
• 細井琢朗, 松浦幹太, 今井秀樹. IPデータグラムが正規に変換される場合のIPトレースバック技術について, 2004年暗号と情報セキュリティ・シンポジウム（SCIS2004）予稿集, Vol.Ⅱ, pp.1369-1373, 2004

田村 研輔

• 講師

研究テーマ

• デジタルフォレンジック、制御システムセキュリティ

Publications

• Kensuke Tamura, Kanta Matsuura. Improvement of Anomaly Detection Performance using Packet Flow Regularity in Industrial Control Networks, IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences, Vol.E102-A, No.1, pp.65-73, 2019 [detail]

abstract

Since cyber attacks such as cyberterrorism against Industrial Control Systems (ICSs) and cyber espionage against companies managing them have increased, the techniques to detect anomalies in early stages are required. To achieve the purpose, several studies have developed anomaly detection methods for ICSs. In particular, some techniques using packet flow regularity in industrial control networks have achieved high-accuracy detection of attacks disrupting the regularity, i.e. normal behavior, of ICSs. However, these methods cannot identify scanning attacks employed in cyber espionage because the probing packets assimilate into a number of normal ones. For example, the malware called Havex is customized to clandestinely acquire information from targeting ICSs using general request packets. The techniques to detect such scanning attacks using widespread packets await further investigation. Therefore, the goal of this study was to examine high performance methods to identify anomalies even if elaborate packets to avoid alert systems were employed for attacks against industrial control networks. In this paper, a novel detection model for anomalous packets concealing behind normal traffic in industrial control networks was proposed. For the proposal of the sophisticated detection method, we took particular note of packet flow regularity and employed the Markov-chain model to detect anomalies. Moreover, we regarded not only original packets but similar ones to them as normal packets to reduce false alerts because it was indicated that an anomaly detection model using the Markov-chain suffers from the ample false positives affected by a number of normal, irregular packets, namely noise. To calculate the similarity between packets based on the packet flow regularity, a vector representation tool called word2vec was employed. Whilst word2vec is utilized for the calculation of word similarity in natural language processing tasks, we applied the technique to packets in ICSs to calculate packet similarity. As a result, the Markov-chain with word2vec model identified scanning packets assimilating into normal packets in higher performance than the conventional Markov-chain model. In conclusion, employing both packet flow regularity and packet similarity in industrial control networks contributes to improving the performance of anomaly detection in ICSs.
• 田村研輔, 松浦幹太. 制御システムにおける通信の規則性を利用した異常検知, 2018年暗号と情報セキュリティシンポジウム（SCIS2018）予稿集, USB, 2018 [detail]

abstract

重要インフラ事業者等が運用する制御システムに対するサイバー攻撃が発生し、早期に異常を検知する 仕組みが必要となっている。 制御システムにおける異常検知手法は、システムの動作に不可欠なプロセスや 通信のみ許可するホワイトリストを使用したものや単位時間当たりの通信量に着目したものが提案されてきた。 これらの手法は、制御システムのプロセスや通信が周期的であることや通信量の変動が微小であるという 特徴を利用している。 しかし、制御システムに対するサイバー攻撃は、稼働中の機器や構成を把握する ための調査が長時間かけて行われ、その結果に応じて深刻な攻撃が行われるケースが想定されている。 この場合、制御システムのプロセスには影響を与えず、通信量も大きく変動させずに攻撃が行われるため、 従来の手法での検知は困難である。 そこで、本稿では、時系列的に規則性を有する制御システムの通信を 自然言語に見立て、単語の類似性を評価するword2vecを制御システムの通信に適用して異常検知を行う。 具体的には、学習データから予測される通信及びそれに類似した通信と実際の通信が異なる場合に異常 として検出する手法を評価する。

島田 要

• 協力研究員

研究テーマ

• 匿名通信システム

Publications

• 島田要, 松浦幹太. Tor Hidden Serviceに対するTraffic Confirmation攻撃のためのオーバーレイ通信システム, An Overlay Communication System for Traffic Confirmation Attack Against Tor Hidden Services, 2023年暗号と情報セキュリティシンポジウム (SCIS2023) 予稿集, 2023 [detail]

abstract

Hidden Serviceは匿名通信システムTorを使用して，いわゆるダークネットの一部である， Torネットワーク上でサーバのIPアドレスを秘匿しながらホストされたサービスである． Torの匿名性を低下させる攻撃の分類の一つに，ある特徴を持つ通信（信号）が攻撃者の観測点で 検出されたことを確認することで通信経路を特定する，Traffic confirmation攻撃がある． 先行研究では，Traffic confirmation攻撃によりHidden Serviceが使用するIPアドレスの特定が 可能であることが報告されているが，同一手法を用いる多数の攻撃者が存在する場合， 検出された信号の発信者が攻撃者自身であることを確認する必要がある． 本論文では， Traffic confirmation攻撃において，信号の発信者を確認可能とするために，Torプロトコルの 通信ユニットであるcellの送受信方向を変化させることによりメッセージの送受信を行う通信システムを提案する．

石井 龍

• 博士課程3年

研究テーマ

• 暗号技術

Publications

• Ryu Ishii, Kyosuke Yamashita, Yusuke Sakai, Tadanori Teruya, Takahiro Matsuda, Goichiro Hanaoka, Kanta Matsuura, Tsutomu Matsumoto. Aggregate Signature Schemes with Traceability of Devices Dynamically Generating Invalid Signatures, IEICE Transactons on Information and Systems, Vol.E105-D, No.11, pp.1845-1856, 2022 [detail]

abstract

Aggregate signature schemes enable us to aggregate multiple signatures into a single short signature. One of its typical applications is sensor networks, where a large number of users and devices measure their environments, create signatures to ensure the integrity of the measurements, and transmit their signed data. However, if an invalid signature is mixed into aggregation, the aggregate signature becomes invalid, thus if an aggregate signature is invalid, it is necessary to identify the invalid signature. Furthermore, we need to deal with a situation where an invalid sensor generates invalid signatures probabilistically. In this paper, we introduce a model of aggregate signature schemes with interactive tracing functionality that captures such a situation, and define its functional and security requirements and propose aggregate signature schemes that can identify all rogue sensors. More concretely, based on the idea of Dynamic Traitor Tracing, we can trace rogue sensors dynamically and incrementally, and eventually identify all rogue sensors of generating invalid signatures even if the rogue sensors adaptively collude. In addition, the efficiency of our proposed method is also sufficiently practical.
• Ryu Ishii, Kyosuke Yamashita, Zihao Song, Yusuke Sakai, Tadanori Teruya, Goichiro Hanaoka, Kanta Matsuura, and Tsutomu Matsumoto. Constraints and Evaluations on Signature Transmission Interval for Aggregate Signatures with Interactive Tracing Functionality, Lecture Notes in Computer Science (Attacks and Defenses for the Internet-of-Things 5th International Workshop, ADIoT 2022), Vol.13745, pp.51-71, 2022 [detail]

abstract

Fault-tolerant aggregate signature (FT-AS) is a special type of aggregate signature that is equipped with the functionality for tracing signers who generated invalid signatures in the case an aggregate signature is detected as invalid. In existing FT-AS schemes (whose tracing functionality requires multi-rounds), a verifier needs to send a feedback to an aggregator for efficiently tracing the invalid signer(s). However, in practice, if this feedback is not responded to the aggregator in a sufficiently fast and timely manner, the tracing process will fail. Therefore, it is important to estimate whether this feedback can be responded and received in time on a real system. In this work, we measure the total processing time required for the feedback by implementing an existing FT-AS scheme, and evaluate whether the scheme works without problems in real systems. Our experimental results show that the time required for the feedback is 605.3 ms for a typical parameter setting, which indicates that if the acceptable feedback time is significantly larger than a few hundred ms, the existing FT-AS scheme would effectively work in such systems. However, there are situations where such feedback time is not acceptable, in which case the existing FT-AS scheme cannot be used. Therefore, we further propose a novel FT-AS scheme that does not require any feedback. We also implement our new scheme and show that a feedback in this scheme is completely eliminated but the size of its aggregate signature (affecting the communication cost from the aggregator to the verifier) is 144.9 times larger than that of the existing FT-AS scheme (with feedbacks) for a typical parameter setting, and thus has a trade-off between the feedback waiting time and the communication cost from the verifier to the aggregator with the existing FT-AS scheme.
• 山下恭佑, 石井龍, 照屋唯紀, 坂井祐介, 花岡悟一郎, 松浦幹太, 松本勉. 追跡可能集約署名に対する潜在的な攻撃とその対処法に関する考察, 2022年暗号と情報セキュリティシンポジウム (SCIS2022）予稿集, 2022 [detail]

abstract

追跡可能集約署名(fault-tolerant aggregate signature schemes, Hartung ら, PKC ’16)とは， 集約署名に不正な署名が混入していた場合にその発信元を特定する能力を具備した方式である． 集約署名はセンサーネットワークや効率的なルーティングへの応用が期待されている暗号機能であり， そのためにも不正者特定は重要な機能として注目を浴びている． 追跡可能集約署名の一般的構成は既にいくつか提案されているが， 本稿では石井ら(ACNS SCI ’21)の提案した動的な不正者に耐性を持つマルチラウンドな追跡可能集約署名の拡張を考える． 彼らは安全性の定式化のために不正者が毎ラウンド少なくとも 1 人は現れるモデルを考えた． そのような仮定は先述のアプリケーションへの適用を考える際には非現実的であるため， 我々は不正者が不正をしないラウンドを許容するモデルを検討した． その結果，追跡可能集約署名を現実に利用する場合に潜在的に起こり得る効率性に対する新たな攻撃の可能性を発見し， それに効率的に対処するためのアルゴリズムを提案した．
• 石井龍, 山下恭佑, 宋子豪, 照屋唯紀, 坂井祐介, 花岡悟一郎, 松浦幹太, 松本勉. 対話的追跡機能付き集約署名における署名送信間隔に関する制約と評価, 2022年暗号と情報セキュリティシンポジウム (SCIS2022）予稿集, 2022 [detail]

abstract

集約署名は，複数のデジタル署名を1 つに集約する方式であり，全体署名長および署名検証時間の短縮という効率性を持つが， 不正署名を1 つでも含んで集約すると集約署名は不正となり，検証者はどのユーザやデバイスが不正署名を生成したかを特定できない． 対話的追跡機能付き集約署名は，多数のデバイスが定期的に署名付きデータを送信するシステムで， 時々刻々と変わる不正署名の生成デバイスを，集約者と検証者の対話によって特定する方式である． しかし，集約者は，デバイスからの署名を集約するために，検証者からのフィードバックを待つ必要があるため， システムの規模に応じて署名送信間隔に制約が生じる． 本研究では，集約者がフィードバック待機なしに集約署名を作成できる方式としてSequential Traitor Tracing を 構成要素とする対話的追跡機能付き集約署名を提案する． また，提案方式と既存方式であるDynamic Traitor Tracing を用いた対話的追跡機能付き集約署名について理論評価 および実装シミュレーションによる評価を行う.
• Ryu Ishii, Kyosuke Yamashita, Yusuke Sakai, Takahiro Matsuda, Tadanori Teruya, Goichiro Hanaoka, Kanta Matsuura, and Tsutomu Matsumoto. Aggregate Signature with Traceability of Devices Dynamically Generating Invalid Signatures, Lecture Notes in Computer Science (2nd ACNS Workshop on Secure Cryptographic Implementation: 2nd ACNS SCI Workshop), Vol.12809, pp.378-396, 2021 [detail]

abstract

Aggregate signature schemes enable us to aggregate multiple signatures into a single short signature. One of its typical applications is sensor networks, where a large number of users and devices measure their environments, create signatures to ensure the integrity of the measurements, and transmit their signed data. However, if an invalid signature is mixed into aggregation, the aggregate signature becomes invalid, thus if an aggregate signature is invalid, it is necessary to identify the invalid signature. Furthermore, we need to deal with a situation where an invalid sensor generates invalid signatures probabilistically. In this paper, we introduce a model of aggregate signature schemes with interactive tracing functionality that captures such a situation, and define its functional and security requirements and propose aggregate signature schemes that can identify all rogue sensors. More concretely, based on the idea of Dynamic Traitor Tracing, we can trace rogue sensors dynamically and incrementally, and eventually identify all rogue sensors of generating invalid signatures even if the rogue sensors adaptively collude. In addition, the efficiency of our proposed method is also sufficiently practical.
• 石井 龍, 照屋 唯紀, 坂井 祐介, 松田 隆宏, 花岡 悟一郎, 松浦 幹太, 松本 勉. 動的に不正署名を生成するデバイスを追跡可能な集約署名, 2021年暗号と情報セキュリティシンポジウム（SCIS2021）予稿集, 2021 [detail]

abstract

集約署名は，複数の署名を1つの署名に集約でき，全体署名長および署名検証時間の短縮という 効率性を持つため，センサーネットワークなど多数のユーザやデバイスが署名を送信するシステムでの 活用が期待されている． しかし，不正署名を 1 つでも含んで集約すると集約署名は不正となり， 検証者はどのユーザやデバイスが不正署名を生成したかを特定できない． さらに，上記のセンサー ネットワーク等の応用では，多数のデバイスが定期的にデータと署名を送信し，かつ (故障などにより) 不正署名を生成するデバイスが時々刻々と変わることが自然に想定される． 本研究では，そのような 状況を捉えた追跡可能集約署名のモデルを導入し，その機能的要件と安全性要件の定義を行う． さらに，(通常の) 集約署名とDynamic Traitor Tracingを用いた一般的構成を提案する．

林 リウヤ

• 博士課程2年

研究テーマ

• 暗号技術

Publications

• Ryuya Hayashi, Taiki Asano, Junichiro Hayata, Takahiro Matsuda, Shota Yamada, Shuichi Katsumata, Yusuke Sakai, Tadanori Teruya, Jacob C. N. Schuldt, Nuttapong Attrapadung, Goichiro Hanakoka, Kanta Matsuura, Tsutomu Matsumoto. Signature for Objects: Formalizing How to Authenticate Physical Data and More, Lecture Notes in Computer Science (The 27th International Conference on Financial Cryptography and Data Security: FC2023), Vol.13950, pp.182-199, 2023 [detail]

abstract

While the integrity of digital data can be ensured via digital signatures, ensuring the integrity of physical data, i.e., objects, is a more challenging task. For example, constructing a digital signature on data extracted from an object does not necessarily guarantee that an adversary has not tampered with the object or replaced this with a cleverly constructed counterfeit. This paper proposes a new concept called signatures for objects to guarantee the integrity of objects cryptographically. We first need to consider a mechanism that allows us to mathematically treat objects which exist in the physical world. Thus, we define a model called an object setting in which we define physical actions, such as a way to extract data from objects and test whether two objects are identical. Modeling these physical actions via oracle access enables us to naturally enhance probabilistic polynomial-time algorithms to algorithms having access to objects - we denote these physically enhanced algorithms (PEAs). Based on the above formalization, we introduce two security definitions for adversaries modeled as PEAs. The first is unforgeability, which is the natural extension of EUF-CMA security, meaning that any adversary cannot forge a signature for objects. The second is confidentiality, which is a privacy notion, meaning that signatures do not leak any information about signed objects. With these definitions in hand, we show two generic constructions: one satisfies unforgeability by signing extracted data from objects; the other satisfies unforgeability and confidentiality by combining a digital signature with obfuscation.
• 林リウヤ、勝又秀一、坂井祐介、松浦幹太. Anonymous Reputation Systemの簡潔で自然な構成とその効率的な一般的構成法, 2023年暗号と情報セキュリティシンポジウム (SCIS2023）予稿集, 2023 [detail]

abstract

Anonymous Reputation System (ARS) は， ECサイトにおいてユーザが購入した商品に対して匿名でレビューを 付けられるシステムである. これはBl ̈omer らにより初めて定義され(FC’15)， その後El Kaafaraniらにより安全性の強化が行われた(FC’18). 本研究の貢献は以下の3つである. 1つめは，ARSのモデルの再検討である. 我々はBl ̈omerらのモデルより厳密で， El Kaafaraniらのモデルより現実を捉えた新たなモデルを提案する. 2つめは， ARSの安全性の強化である. 既存研究ではレビューから投稿者が特定できないという 匿名性のみを考えていたが， システムの公開情報から購入者の情報が 漏洩する可能性を考慮していなかったため， 対応する安全性として新たにPurchase Privacyを導入する. また, ある性質を満たすARSは自然にPurchase Privacy を満たすことも示す. 3 つめは，効率的な一般的構成法を示すことである. 本稿はARSの一般的構成法を示す初めての論文となる.
• 浅野泰輝, 林リウヤ, 林田淳一郎, 松田隆宏, 山田翔太, 勝又秀一, 坂井祐介, 照屋唯紀, シュルツヤコブ, アッタラパドゥンナッタポン, 花岡悟一郎, 松浦幹太, 松本勉. 「モノの電子署名」の複数物体への拡張, Extension of "Signature for Objects" to Multiple Objects, 2022年暗号と情報セキュリティシンポジウム (SCIS2022) 予稿集, 2022 [detail]

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近年の偽造品や海賊版製品の取引の増加に伴い，取引の正当性を検証可能にする技術の必要性が高まっており，その1つとして電子署名がある． しかしながら，従来の電子署名方式では，電子データではない物体そのものに対しての署名作成はできない． そこで，林ら（CSS2021）により，物体の加工や電子データへの変換といった物理的な操作を取り扱うことが可能な枠組みを定式化することで， 任意の物体を対象とした「モノの電子署名」が提唱された． しかし，「モノの電子署名」は一物体のみに対して加工，変換を施すことを想定しているため， 本稿ではこの枠組みを複数物体においても動作するよう拡張し，より実システムに近い形での署名方式を与える． 特に，サプライチェーンの各ステップにおいて物体の生成，加工，組み合わせのいずれかが可能であるという状況のもとで， 各物体に対してそれがどのような変遷をたどってきたかを保証する署名を付与できるモデルを導入する． さらに，その安全性定義，およびAppend-Only署名と集約署名を用いた一般的構成を提案し，簡単な概念実証も行う．
• 林リウヤ, 浅野泰輝, 林田淳一郎, 松田隆宏, 山田翔太, 勝又秀一, 坂井祐介, 照屋唯紀, シュルツヤコブ, アッタラパドゥンナッタポン, 花岡悟一郎, 松浦幹太, 松本勉. モノの秘匿性を考慮した「モノの電子署名」. "Signature ofr Objects" with Object Privacy, 2022年暗号と情報セキュリティシンポジウム (SCIS2022) 予稿集, 2022 [detail]

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物体の偽造に対する安全性の暗号学的な評価手法として「モノの電子署名」が提案されている． これは電子署名方式の一種であるが，従来の電子署名とは異なりメッセージだけでなく物体にも署名できる方式となっている． ここでは安全性として偽造不可能を表す EUF-COA が定義されている． モノの電子署名方式の特徴の一つに，署名された物体は物理空間で送られ，署名自体はサイバー空間で送信されることが挙げられる． ここで，署名を入手した悪意のある人が署名単体から対応する物体を特定できてしまうと， その署名を用いて検証が通過するような，署名されていない物体を生成可能である恐れがある． このとき生成された物体は検証者に正当なものとみなされてしまう． これを防ぐために新たな安全性としてモノの秘匿性を定義する． モノの秘匿性は署名単体から対応する物体が特定できないという安全性を表す． 本稿ではモノの秘匿性の安全性定義を行い，EUF-COA 安全性とモノの秘匿性の両方を満たす構成を示す． 具体的には，EUF-COA 安全性は基盤とする電子署名方式における EUF-CMA 安全性と確率的ハッシュにおける衝突困難性に帰着でき， モノの秘匿性は Relational Hash における偽造不可能性に帰着できることを示す．
• 林リウヤ, 浅野泰輝, 林田淳一郎, 松田隆宏, 山田翔太, 勝又秀一, 坂井祐介, 照屋唯紀, シュルツヤコブ, アッタラパドゥンナッタポン, 花岡悟一郎, 松浦幹太, 松本勉. モノの電子署名：物体に署名するための一検討, Signature for Objects: Formalization, Security Definition, and Provably Secure Constructions, 2021年コンピュータセキュリティシンポジウム（CSS2021）予稿集, pp.740-747, 2021 [detail]

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従来の電子署名方式では，電子データでない物体に対して電子署名を作成することができない． そこで， 物体への操作を暗号学的に定式化することで， 任意の物体を対象として作成が可能な電子署名である「モノの電子署名」を提案する． 物体への操作は，物体を加工して新たな物体を作り出す操作であるコマンドと， 物体を加工することなく電子データに変換する操作であるセンシングの2つに分けられる． このうちセンシングは同じ物体からであっても実行されるたびに異なる電子データを返すが， それに左右されることなく物体に対する有効な電子署名を作成できる方式が構成可能である． 本稿では，この方式が満たすべき安全性定義とそれを満たす構成を示す． また，その構成の安全性が 基盤とする電子署名方式における選択文書攻撃に対する存在的偽造不可(EUF-CMA)に帰着できることも示す．

張 一凡

• 博士課程1年*

研究テーマ

• ブロックチェーン技術

Publications

• 大橋盛徳, 張一凡, 細井琢朗, 松浦幹太. DAGベース分散タイムスタンプ手法の検討, 第194回マルチメディア通信と分散処理・第100回コンピュータセキュリティ合同研究発表会, pp.online, 2023 [detail]

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データ活用のニーズの高まりに伴い, データの存在証明は金融取引の台帳管理と同様に重要となっている. 昨今で存在証明に使われることが多くなったブロックチェーンは, 仮想通貨を起点とした技術であり, コンセンサスなどのセキュリティ対策や台帳の保存に多くの計算資源が必要である. ブロックチェーンを活用した存在証明の利用者は, これらのリソースに対して手数料を支払い利用する. しかしながら, データ操作ごとに手数料を支払い, 存在証明を取得することは現実的ではない. そこで, 我々はDAGベースの分散タイムスタンプ手法を考案した. 本手法は, ブロックチェーンのような統一的な状態生成を廃し, ネイティブトークンを用いたインセンティブではなく, 自身のデータの存在証明確保をモチベーションとして, ユーザ自身が提供する計算資源で動作することを目指した. 本稿では, 考案したDAGベースの分散タイムスタンプ手法について解説する.

五十嵐 太一

• 修士課程2年

研究テーマ

• ブロックチェーン, マルウェア

Publications

• 五十嵐太一, 松浦幹太. バイト列に着目した詐欺トークンコントラクトの検知, 2023年コンピュータセキュリティシンポジウム(CSS2023)予稿集, pp.735-742, 2023 [detail]

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ブロックチェーン上のアプリケーションに応用されるスマートコントラクトを利用した犯罪が増加しており, 特にトークンコントラクトを用いた詐欺が問題となっているため, その検知が急務である. 従来 の詐欺トークンコントラクト検知に関する研究は, トランザクションデータと流動性の情報を基に機械学習によって検知を行っているが, これらの情報は詐欺トークンが使用されてから得られる情報であるため, ユーザが詐欺にあう危険性が高い. 一方, トークンコントラクトのコード情報は, ブロックチェーン上に展開される前に得られる情報であるが, コード情報に基づいた詐欺トークンコントラクト検知手法は存在しない. よって, 本稿では詐欺トークンコントラクトを, コントラクトのコード情報に着目し, バイト列から作成した特徴量と機械学習により検知を行う手法を提案する. 本手法は, Ethereum のエクスプローラであるEtherscan から得た詐欺トークンコントラクトと 正規のトークンコンラクトを用いた実験において92.9 % の正解率を記録し, コード情報が詐欺トークンコントラクトの検知に有効であることを示した.
• Taichi Igarashi, Hiroya Kato, Iwao Sasase, Kanta Matsuura. A Realtime IoT Malware Classification System Based on Pending Samples, 2023 IEEE International Conference on Communications (ICC): Communication and Information System Security Symposium (ICC2023), pp.4380-4385, 2023 [detail]

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With the rapid growth of Internet of Things (IoT) devices, a lot of IoT malware has been created, and the security against IoT malware, especially the family classification, has become a more important issue. There exist three requirements which classification systems must achieve: detection of new families, precise classification for sequential inputs, and being independent of computer architectures. However, existing methods do not satisfy them simultaneously. In this paper, we propose a realtime IoT malware classification system based on pending samples. In order to detect new families and to classify sequential inputs precisely, we introduce the concept of "pending samples". This concept is useful when heterogeneous inputs which are difficult to classify instantly come into the system. This is because the system can postpone classifying them until similar samples come. Once similar samples are gathered, we regard these samples as a new cluster, meaning that detecting new families is achieved. Moreover, we use printable strings to satisfy the requirement of being independent of architectures because strings are common among different architectures. Our results show the ability to detect new families demonstrated by finding new clusters after applying our algorithm to the initial clusters. Furthermore, our new clustering algorithms achieves a 0.130 higher V-measure compared to the k-means algorithm, which is the representative clustering algorithm.
• Taichi Igarashi, Kanta Matsuura. A Refined Classification of Malicious Smart Contract, Lecture Notes in Computer Science (The 27th International Conference on Financial Cryptography and Data Security: FC2023, Posters presentation), 2023 [detail]

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With the rapid growth of blockchain, smart contract, which is the computer program executed on blockchain systems, has played an important role especially in the trade of cryptcurrency. However, smart contracts are utilized to commit some crimes or attacks because they often hold a large amount of cryptcurrency. Thus, to enhance the security of smart contract is an urgent need. There exists three types of crimes regarding smart contract, namely, attack using vulnerabilities, trade between criminals, and fraud. Some researchers reported that many smart contracts have vulnerabilities, and attackers exploit them to steal cryptcurrency or attack system itself like DoS attack. Another type of crime is to trade criminal information for rewards between criminals using smart contracts. Especially in recent years, fraud acts including phishing have become a big problem on blockchain, and smart contracts are utilized to support them. These crimes have occured due to the presense of Malicious Smart Contract (MSC). Thus, the systems which detect MSC are needed to prevent these crimes. Though MSC is a smart contract which shows malicious activities, there does not exist a clear definition. As a result, the word "malicious" is used in different ways among researchers. In this situation, it is difficult to detect whole MSCs. This is because different types of MSC have different malicious activities, meaning that detection systems corresponded to each type of MSC are needed. Therefore, the classification of MSC is required. Some researchers classify MSC into two types: Vulnerable Smart Contract (VSC) related to vulnerability and Criminal Smart Contract (CSC) related to trade between criminals. In this classification model, however, there does not exist a type of MSC corresponded to fraud activities. To overcome this problem, we propose a new standpoint that MSC should be classified into VSC, CSC and Fraudulent Smart Contract (FSC), which supports frauds. By introducing this standpoint, to detect whole MSCs will be realized by constructing detection systems of each MSC simultaneously. While there exists a lot of works of detecting VSC and a few CSC works have also proposed, a field of FSC detection has not developed. Some researchers proposed detection systems of malicious accounts. In this field, "malicious" means fraud activities. Thus, we consider that these kinds of works are similar to detection of FSC and can be applied. These studies mainly use machine learning to detect malicious accounts. However, their models only consider graph-based features constructed from external transaction and address data, and not focus on other features. Therefore, as a future work, considering internal transaction and smart contract code-based feature like opcode is worth working.
• 五十嵐太一、松浦幹太. スマートコントラクトにおけるセキュリティに関する調査, 2023年暗号と情報セキュリティシンポジウム (SCIS2023）予稿集, 2023 [detail]

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近年のブロックチェーンの発展に伴い, ブロックチェーンシステムの中で実行される コンピュータプログラムであるスマートコントラクトは, 特に暗号資産に関する取引を 行う際に重要な役割を担っている. しかし, スマートコントラクトがしばしば悪性な ユーザの攻撃対象となることや犯罪に利用される事例が発生しており, その安全性を高めることが急務である. 本稿では, スマートコントラクトを利用した攻撃や犯罪と, それらに利用されるMalicious Smart Contract(MSC)についての研究を紹介する. 従来の研究では, MSCはVulnerable Smart Contract とCriminal Smart contractの 二種類に分類されており, これらに対する研究動向と全体的な課題を示す. 特に,詐欺行為を行うような, 二種類の分類では含まれない悪性なスマートコントラクトが存在するため, 従来の分類ではこのようなMSCを精度良く検知することが困難である. よって, 従来の分類に Fraudulent Smart Contractを加えた三種類の分類の立場を新たに提案することで, 課題を解決するための方針を示す.

谷下 友一

• 修士課程2年

研究テーマ

• 暗号技術

Publications

• 谷下友一, 林リウヤ, 松田隆宏, 松浦幹太. 更新可能暗号と公開鍵系の暗号要素技術の関係について, 2023年コンピュータセキュリティシンポジウム(CSS2023)予稿集, pp.447-454, 2023 [detail]

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更新可能暗号(UE)は，第三者に平文を秘匿しながら暗号文の更新を委託できる共通鍵系の暗号技術である. Alamatiら(CRYPTO 2019)は, UEから公開鍵暗号を構成できることを示した. Alamatiらの結果により,U Eを構成するためには, 少なくとも公開鍵暗号を構成するために 必要な仮定と同等以上の仮定が必要となることが明らかとなった. 本稿では, UEを実現するために必要な仮定に関して更なる知見を得るために, UEと他の暗号要素技術の関係を調べ， 次の2つの構成可能性に関する含意関係を新たに明らかにした. (1)暗号化処理によって生成された暗号文と更新トークンがOblivious Samplability(OS)と呼ばれる 自然な性質を満たすUEから2ラウンドの紛失通信が構成可能である. (2)暗号文更新処理によって生成された暗号文がOSを満たすUEから3ラウンドの紛失通信が構成可能である.

澤田 悠太郎

• 修士課程1年

研究テーマ

• ブロックチェーン

廣澤 佑亮

• 修士課程1年

研究テーマ

• 暗号技術

内藤晋作

• 修士課程1年

研究テーマ

• ネットワークセキュリティ